MAYIN TARAMA VE BOMBA İMHA SİSTEMLERİNİN TEK ROBOT ÜZERİNDE MODERNİZASYONU

1. MAYIN TARAMA VE BOMBA İMHA SİSTEMLERİNİN TEK ROBOT ÜZERİNDE MODERNİZASYONU AKADEMİK BİLİŞİM 2011 2-4 Şubat 2011 İNÖNÜ ÜNİVERSİTESİ MALATYA Hazırlayan: Harun SÜMBÜL

2. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 • Bu çalışmada arazi tarama özelliğine sahip uzaktan kumanda edilebilen mikrodenetleyici kontrollü bir robot tasarımı yapılmıştır • Kumanda sistemi bir klavyeden oluşmaktadır • Klavye bilgileri RF verici ile taşınmakta ve alıcı vasıtası ile ana kart ünitesine gönderilmektedir. • Ana karta gelen veriler, mikrodenetleyici yardımıyla yorumlanmakta ve buna göre de hareket ünitesi harekete geçirilmektedir • Robot üzerinde birçok algılayıcı mevcuttur (MIR, RF vb.. ) ÖZET

3. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 Giriş • Mayın tarama ve bomba imha sistemleri üzerinde birçok çalışma yapılmakta ve bu tip uygulamalarda genellikle RF veya kızılötesi gibi kısa mesafeli ve düşük güvenliğe sahip haberleşme yöntemleri tercih edilmektedir. • Bu sistemlerin kontrolleri manuel veya da çizgi, ışık ve ses takibi gibi yöntemlerle gerçekleşmektedir. • Bu çalışmada arazi tarama özelliğine sahip uzaktan kumanda edilebilen mikrodenetleyicili kontrollü paletli bir robot tasarımı yapılmıştır • Uzaktan kumanda sayesinde şüpheli alan, insan müdahalesi olmadan taranır ve hakkında bilgi toplanır.

4. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 Donanım • MIR (Micropower İmpulse Radar): • Bu sensör arazi taramak amacıyla robot üzerine yerleştirilmiştir. • Mır, toprak altına gömülmüş hem plastik hem de mekanik kara mayınlarını belirleyebilir. • Çok küçük boyutları, hafifliği ve araçlara kolaylıkla monte edilebilmesi gibi özelliklerinden dolayı tercih edilmektedirler • Yoğun topraklı veya engebeli arazilerde bile rahatlıkla kullanılmaktadır. MIR

5. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 MIR • Bu teknoloji, 11 eylül saldırısı sonrası, oluşan enkaz altında canlı olup olmadığının tespitinde de kullanılmıştır

6. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 • Bu sensör dizisi, bir çalışmada, aracın ön paneline yerleştirilmiş ve bu şekilde gömülü metallerin ve mayınların tespit edilmesi amaçlanmıştır HERMES

7. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 Kontrol Ünitesi • Şekilde görüldüğü gibi devrede etkin olarak iki entegre bulunmaktadır. • PIC16F877 sayesinde giriş siteminde bulunan RF kumanda, algılayıcı ve metal detektöründen alınan bilgiler ile hareket üniteleri kontrol edilmiştir. • L298 motor kontrol entegresi ise paletli hareket sistemini çok yönlü olarak mikro denetleyiciden aldığı bilgiye göre yönlendirmektedir.

8. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 RF Ünitesi • 433Mhz alıcı-verici kiti kullanılarak seri iletişim protokolü ile klavye sayesinde bomba imha robotu ana kartı ile veri iletişimi sağlanmıştır. • Klavye için hazırlanmış sürücü yazılımı PIC18F452 denetleyici üzerinde çalışmaktadır. Böylece klavyeden girilen tuş kombinasyonları denetleyici vasıtası ile kablosuz verici kitine aktarılmıştır. • Alıcı kit aynı şekilde bir denetleyici yardımıyla gelen verileri çözümleyerek ana karttaki denetleyiciye göndermektedir. Böylece hareket üniteleri uzaktan kontrol edilmektedir.

9. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 ALGILAYICILAR • Hareketli sistemlerde bir hareketin durdurulduğu başka bir hareketin başlamasına yarayan devre elemanına sınır anahtarı denir. • Robotun kol sisteminde hareketin sonlanması ve çarkların sıkışmasını önlemek için hareketin sonlandığı noktalara sınır anahtarları yerleştirilmiştir. • Sınır anahtarlarından alınan anahtarlama bilgileri sayesinde otonom bir şekilde hareket sonlandırılmaktadır Sınır Anahtarı

10. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 ALGILAYICILAR • Paletli sistem (tank) üzerine yerleştirilmiş LDR (light dependent resistor) sayesinde karanlık ortamlarda otomatik olarak ışıklandırma sistemini devreye sokmaktadır. Böylece ön ve arka kısımlar açık bir şekilde aydınlatılmıştır. Fotoseller

11. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 • Mikrokontrolörler (mikrodenetleyiciler) tek bir silikon yonga üstünde birleştirilmiş bir mikroişlemci, veri ve program belleği, sayısal (lojik) giriş ve çıkışlar (I/O), analog girişler ve daha fazla güç veren ve işlev katan öteki çevre birimleri barındıran mikrobilgisayarlardır. • PIC 16F877 mıkrokontrolörün port kontrolü PIC16F84 gibi çalışmaktadır. PORT A PORT B PORT C PORTD VE PORT E olmak üzere 5 tane sayısal portu bulunmaktadır. PORT A pinleri analog sayısal çevirici giriş pini işlevini de görmektedir. PIC16F877 mikrokontrolörün PIC16F84 de bulunan yazmaçlara göre daha fazla yazmacı ve özel fonksiyon yazmaçları bulunmaktadır Mikro denetleyici

12. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 Hareket Ünitesi • Şekil de görüldüğü gibi paletli yürüyen aksamda hareket için iki adet DC servo motor bulunmaktadır. DC servo motorlar için PIC16F877 mikrokontrolör kullanılmış ve mikrokontrolör 4MHz bir kristal ile çalıştırılmıştır. Mikrokontrolörün donanımsal olarak CCP1 ve CCP2 bacaklarında PWM çıkışları bulunmaktadır. Bu çıkışlar L298’in enable girişlerine uygulanmış ve hız kontrolü yapılmıştır Paletli Sistem

13. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 Hareket Ünitesi • Robot kol paletli sisteme vidalar ile sağlam bir şekilde adapte edilmiştir. Bağlantı yerinde hareket olmayıp hareketi tek eksenlidir. Bu hareket fünye taşıma ve kamera görüntüsü açısından yeterli olup bir eklem sonrasında robot eli adapte edilmiştir. Robot kolun ekleminde DC servo motor kullanılmıştır. Sürücü devresi ile kolun X ekseninde hareketi sağlanmıştır. Kolun aşağı hareketini FET, yukarı hareketini ise ROLE üzerinden yapmaktadır. Bu hareket çarklı sistemi ile kol aksamına uygulanmıştır. • Yukarıda bahsedilen DC servo motor sürücü devresi el açma-kapama hareketi için de kullanılmıştır. Motor çarklı sisteme etki ederek çene yapısına benzeyen elin tek çenesine hareket vermektedir. Ağız kısmının diğer parçası sabittir. Kol ve El Sistemi

14. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 • Sonuç Ve Öneriler • Bu çalışmada,; çok fonksiyonlu mayın tarama Robotu tasarlanmıştır. Robotun gövde kol el ve mayın tarama özellikleri PIC mikrodenetleyici ile kontrol edilmiştir. Sistem, üzerindeki algılayıcılar sayesinde oldukça fonksiyonel hale gelmiştir. Özellikle üzerindeki MIR ile, mayın dedektasyon işlemi sorunsuz gerçekleşmektedir. Düzenek iki kısımdan oluşmaktadır: birinci kısım; PIC 16F877 ile çalışan kontrol ünitesi, ikinci kısım ise kumanda ünitesidir. Mikrodenetleyicili kısmı programlama da PIC BASIC PRO ve MicroCode Studio; kumanda kısmında RF kiti kullanılmıştır. PIC ile kontrol edilen bölüm dört ana üniteden oluşmaktadır. Bunlar kol gövde, el ve mayın tarama üniteleridir. Tasarlanan sistem ile artık insan zafiyeti olmadan, şüpheli paketlerin açılması ve şüpheli arazilerin taranması çok kolay ve kayıpsız bir hale gelmiştir.

15. AKADEMİK BİLİŞİM 2011 • Teşekkürler • Harun SÜMBÜL